高Nb-TiAl合金具有低密度、高比强度和高温强度、优异的高温抗氧化性和高温耐酸碱腐蚀性能等,得到了广泛关注。将高Nb-TiAl合金的优异性能与多孔材料的结构特点结合起来,可制备出高Nb-TiAl多孔合金材料。高Nb-TiAl多孔合金解决了多孔金属材料抗氧化性能差和耐酸碱腐蚀性能差的缺点,同时也解决多孔陶瓷较差的力学性能和不可焊接组装的劣势,具有广泛的应用前景。因此,本论文在课题组原有工作的基础上,进一步研究了Ti-48Al-6Nb(除特殊标注外,全为原子分数)多孔合金的制备工艺,相变反应,孔隙形成机理以及骨架表面改性等,主要结论和创新性如下：(1)采用粉末冶金方法成功制备出了Ti-48Al-6Nb多孔合金材料,确定了四阶段热处理工艺：在120℃保温1h,除去粉末压坯中的空气和水蒸气；在600℃保温3h,使Al元素与基体中的Ti元素反应；在900℃保温3h,使Nb元素与Al元素反应,并且Ti-Al发生进一步相转变；在1350℃保温3h,基体中相变反应达到完全,形成稳定的Ti3Al/TiAl相骨架,Nb-Al发生进一步相转变形成稳定相。制备出来的Ti-48Al-6Nb多孔合金的孔结构稳定,孔径分布均匀为10-15μm,孔隙率约为36%。(2)采用扩散偶法研究低温条件下(600-800 ℃)Nb-Al的相变反应。结果表明,在600℃时Nb-Al并未发生明显的相变反应；当温度升高到700℃时,在界面处观察到有中间相的形成,随着保温时间的增加,中间相的宽度逐渐增加且呈现出多孔结构,中间相确定为NbAl3相；当温度继续升高到800℃时,Nb-Al二元相变反应变的更加剧烈,中间相呈现出多孔结构,其宽度要远大于在700℃下得到的中间相,确定中间相同样为NbAl3相。通过对Nb-Al二元相变反应的研究,得知在800-900℃时Nb-Al的相变反应达到可控的活跃阶段,NbAl3相的形成促使该温度下试样的孔径逐渐增加。(3)在不同温度下对Ti-48Al-6Nb多孔合金的相变反应进行了研究,结果表明,在Ti-48A1-6Nb多孔合金烧结过程中一共发生了五步相变：在600℃时,Nb-Al未发生相变反应,Ti-Al相变反应生成了TiAl3相,由于Kirkendall效应在原Al的位置留下的孔洞,孔径分布较小,比表面积较大,宏观体积开始膨胀；在700-900℃时,Nb-Al发生相变反应生成NbAl3相,由于Nb-Al的剧烈相变反应造成该阶段Ti-48Al-6Nb多孔合金的体积膨胀明显；在900-1100℃时,TiAl3相与Ti反应生成TiAl相和少量Ti3Al相,由于相变反应孔径逐渐增加,且分布集中,孔体积逐渐增大,孔隙率增加,比表面积相比600℃明显减小；在1100-1350℃时,NbAl3相未发生明显的相变反应,TiAl相进一步与Tj反应生成Ti3Al相,孔径继续增加且分布集中,孔体积和比表面积变化不明显,孔隙率减小,900℃出现的小尺寸孔隙逐渐减少,体积逐渐收缩；在1350℃时,NbAl3相转变为Nb2Al相,Ti3Al/TiAl成为主要相,孔径继续增加,孔隙率和孔体积均略微减小,宏观体积发生收缩,但是孔比表面积明显增加,孔径分布均匀,小尺寸孔因与大尺寸孔融合而彻底消除。(4)通过温度控制可以制备出不同相骨架的Ti-48Al-6Nb多孔合金,并对其耐盐酸腐蚀性能进行了研究。结果表明,具有Ti3Al/TiAl相骨架的多孔合金具有最优的耐酸腐蚀性能,失重率最低为1853mg/m2,腐蚀后孔结构没有发生明显的变化,孔径略微扩张,孔隙率略微增加。(5)根据Ti-48Al-6Nb多孔合金的制备工艺,采用冷等静压和热烧结的方法成功制备了大尺寸T i-48Al-6Nb多孔合金管件,管件形貌完整,表面光滑,未出现任何裂纹或破碎。制备的Ti-48Al-6Nb多孔合金管件具有稳定的Ti3Al/TiA1相骨架,由于烧结过程中采用约束烧结的方法,使得孔径略微收缩,分布在8-10μm。(6)采用化学腐蚀的方法成功在多孔合金表面制备出纳米孔,将Ti-48Al-6Nb多孔合金在20mol/L的NaOH溶液中浸泡5天,在骨架表面形成一层具有纳米孔的γ-Al2O3层,层厚为200nm、孔径为60±10nm,由于纳米多孔层的形成,使得整个材料的比表面积增加到0.25m2/g。(7)通过对浸泡前后形貌的观察和铸锭试样的对比,得到TiAl纳米多孔的形成机理,即首先在骨架表面形成γ-Al2O3腐蚀层,随着浸泡时间的增加,在曲率半径较小的区域,例如沟壑、凹陷处,纳米孔逐渐形成,进而扩展到曲率半径较大,较为平整的区域,最终使得整个多孔合金骨架表面形成一层稳定的γ-Al2O3纳米多孔层。(8)对具有γ-Al2O3纳米多孔层的多孔高Nb-TiAl合金进行了电化学性能测试发现,γ-Al2O3纳米多孔层具有远大于基体的容抗和阻抗值,使得Ti-48Al-6Nb多孔合金具有更强的耐电化学腐蚀的能力。